Проектування складних технічних систем проводиться на основі головних критеріїв:
– якості проектування;
– вартості проектування;
– строків розробки;
– кількості зайнятих фахівців-розробників.
Можливість формалізації в процесі проектування МКС та ітераційний характер проектування з урахуванням перелічених критеріїв робить переважним вибір автоматизованих методів проектування МКС. Розробка ж мікроконтролерної частини апаратури без використання автоматизованих методів проектування і відлагодження програм МКС в даний час практично неможлива.
Реалізація блоково-ієрархічного підходу до проектування складних систем може бути здійснена або у висхідній, або в низхідній послідовності рішення задач проектування різних рівнів. Низхідне проектування (проектування "зверху вниз") характеризується тим, що рішення задач проектування верхніх рівнів передує рішенню задач проектування нижніх рівнів. При цьому початкові дані для проектування представляються у вигляді ТЗ для вищого ієрархічного рівня. Висхідне проектування передбачає зворотну послідовність рішення задач. Об'єкти, що проектуються, на кожному рівні, є базовими для реалізації верхніх рівнів.
При розробці МКС знаходить застосування як низхідне, так і висхідне проектування. Уявлення про об'єкти, що проектуються, на різних рівнях розробки МКС задаються математичними моделями, що описують можливі структури об'єкта і процеси, що в них протікають.
При функціональному проектуванні апаратури використовуються наступні моделі та методи.
На системному рівні модель проектування повинна відображати необхідну сукупність функціональних елементів системи, взаємозв'язок між цими елементами і процеси перетворення інформації. Тому для рішення задач структурного синтезу використовується апарат теорії систем, теорії графів і мереж, теорії перетворення сигналів, теорії інформації, дискретного математичного програмування та інше. Задача аналізу на цьому рівні полягає у визначенні параметрів і характеристик, що описують процес обробки інформації в системі. При цьому треба оцінити продуктивність і відносне завантаження роботи всіх функціональних елементів системи, точність і достовірність перетворення інформації, основні параметри і характеристики спроектованих МКС. Математичним апаратом аналізу на системному рівні єтеорія масового обслуговування, теорія обчислювальних систем.
На функціонально-логічному та схемотехнічному рівнях проектування МКС розробляються функціональні і принципові схеми всіх цифрових й аналогових пристроїв апаратури. На цих рівнях в математичних моделях відображаються змінні та дії, які виконуються пристроєм, що моделюється, відповідно до алгоритму функціонування. При цьому інформаційні змінні ототожнюються з сигналами і кожному сигналу ставиться у відповідність деяка фізична величина – напруга або струм на виході кожного елемента. Математичний апарат, що використовується для рішення задач аналізу і синтезу на цьому рівні: теорія електромагнітних ланцюгів, математична логіка і теорія цифрових автоматів, нелінійне програмування, положення теорії імовірностей та математичної статистики.
При рішенні задач алгоритмічного проектування застосовуютьсяалгоритмічні мови різних рівнів, теорія алгоритмів, теорія обчислювальних систем і програмування.